江西省吉安市青原区双校2022-2023学年高一下学期期中考试物理试卷(含答案)

这是一份江西省吉安市青原区双校2022-2023学年高一下学期期中考试物理试卷(含答案)，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．平抛运动的物体，在空中运动的时间取决于( )
A.物体距地面的高度B.物体的质量
C.抛出时的速度D.抛出时的位置
2．如图，细绳的一端固定于O点，另一端系一个质量为2kg的小球，在O点的正下方0.4m处钉一个钉子A，小球从一定高度摆下。已知小球摆到A点正下方时速度为4m/s，绳长。当绳子与钉子相碰时，绳子拉力为( )
A.40NB.60NC.80ND.100N
3．2022年12月12日，美国阿尔忒弥斯1号任务中的猎户座号飞船顺利完成绕月飞行任务，已安全降落。如图所示为其轨迹简化示意图，则下列说法正确的是( )
A.飞船在轨道1上的速度大于月球的第一宇宙速度
B.飞船从轨道2进入轨道1时需在P点减速
C.要能成功发射，飞船的发射速度应大于11.2km/s
D.飞船在轨道2上经过P点的加速度小于在轨道1上经过P点的加速度
4．2022年6月5日17时42分，神舟十四号与天和核心舱径向端口成功对接形成组合体。已知组合体距地面高度约为400km，北斗M3卫星的轨道高度约为36000km，若它们的运动均可视为匀速圆周运动，则( )
A.组合体的运行速度小于北斗M3B.组合体的角速度大于北斗M3
C.组合体的加速度等于北斗M3D.组合体的周期大于北斗M3
5．如图为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫星在空中某一平面内运动的示意图。“北斗”系统中两颗卫星“”和“”以及“高分一号”均可认为绕地心O做匀速圆周运动。卫星“”和“”的轨道半径为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置，“高分一号”在C位置。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力。则下列说法正确的是( )
A.卫星“”和“”的加速度大小相等且为
B.如果调动“高分一号”卫星快速到达B位置的下方，必须对其加速
C.卫星“”由位置A运动到位置B所需的时间为
D.“高分一号”所在高度处的加速度大于地面处的重力加速度
6．水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。下图为某水车模型，从槽口水平流出的水初速度大小为，垂直落在与水平面成30°角的水轮叶面上，落点到轮轴间的距离为R。在水流不断冲击下，轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小，忽略空气阻力，有关水车及从槽口流出的水，以下说法正确的是( )
A.水流在空中运动时间为B.水流在空中运动时间为
C.水车最大角速度接近D.水车最大角速度接近
7．如图所示，在水平桌面上有一个固定竖直转轴且过圆心的转盘，转盘半径为r，边缘绕有一条足够长的细轻绳，细绳末端系住一小木块。已知木块与桌面之间的动摩擦因数。当转盘以角速度旋转时，木块被带动一起旋转，达到稳定状态后，二者角速度相同。已知，下列说法正确的是( )
A.当稳定时，木块做圆周运动的半径为1.5m
B.当稳定时，木块的线速度与圆盘边缘线速度大小之比为4:1
C.要保持上述的稳定状态，角速度
D.无论角速度多大，都可以保持上述稳定状态
二、多选题
8．人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动，距离地球越远的卫星( )
A.运行的线速度越小B.运行的角速度越小
C.运行时向心加速度越小D.运行的周期越小
9．如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其图像如乙图所示，则( )
A.小球的质量为
B.当地的重力加速度大小为
C.时，小球对杆的弹力方向向下
D.时，小球受到的弹力与重力大小相等
10．如图所示，甲、乙两船在同一条河流中同时开始渡河，河宽d，M、N分别是甲、乙两船的出发点，两船头与河岸均成α角，甲船船头恰好对准N点的正对岸P点，经过一段时间乙船恰好到达P点，如果划船速度均为，且两船相遇不影响各自的航行。下列判断正确的是( )
A.水流方向向右，大小为
B.甲船沿岸方向水平位移为
C.甲乙两船不会在PN上某点相遇
D.两船同时到达河对岸，花费时间均为
11．如图所示，一架飞机沿水平方向匀速飞行，刚刚到达山坡底端正上方时，立即释放—颗炸弹，并垂直击中山坡上的目标A。已知A距山坡底端的高度为h，山坡的倾角为θ，重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A.炸弹的竖直位移与水平位移的大小之比为
B.飞机投弹时距山坡底端的高度为
C.炸弹运动的时间为
D.炸弹落到山坡上的瞬时速度大小为
三、实验题
12．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线_______。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛_______。
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为拋出点，则此小球作平抛运动的初速度为_________m/s。（g取）
（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平拋运动的初速度为________m/s，B点的竖直分速度为_________m/s。（g取）
13．2023年《三体》电视剧异常火爆，这正展示了人类想了解未知世界的渴望，为延续人类文明防患于未然，人类也需要寻找适宜人类居住的新家园。假设多年后宇航员找到了一类地星球，为了探究星球的相关情况，宇航员降落在星球表面，并做了以下实验（假设该星球为匀质球体，星球半径为R）：
实验Ⅰ：让一石子和一片羽毛分别从相同高度由静止同时释放多次，发现两者总沿竖直方向向下运动并同时落在水平地面上。由此可以判断该星球表面______（填“有”或“无”）大气。
实验Ⅱ：在赤道的水平地面上，以一定的水平速度抛出物体，并记录下抛出点的高度h及相应的从抛出到落地过程中的水平位移x，保持不变，改变高度，重复实验多次。并用描点法做出了图像，你认为宇航员做_________图像最为合理。（选填选项前的相应字母）
A.B.C.
若求出图线的斜率为，则赤道处的重力加速度________。
实验Ⅲ：到达极地后，在抛出速度与实验Ⅱ中一样的情况下，重复实验Ⅱ，若得到图像的斜率为。据此宇航员推出了该类地星球的自转周期______。（用、、R、表示）
四、计算题
14．在水平路面上骑摩托车的人，遇到一个壕沟，其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力，可以视为平抛运动。摩托车后轮落到壕沟对面才算安全。求：
（1）摩托车空中飞行时间；
（2）摩托车的速度至少要多大才能越过这个壕沟?g取。（结果可用根号表示）
15．中国载人登月工程规划在2030年前后实现航天员登月。设想在2029年4月27日，中国宇航员登上月球。由于月球表面无空气，即没有空气阻力。宇航员在月球表面借助智能机器人完成这样一个实验：沿水平方向将一个质量小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从半径的光滑圆弧轨道AB的A点沿切线方向进入（进入圆弧时无机械能损失）。已知，P点与A点的水平距离（DA间距），小球到达A点时的速度大小。已知万有引力常量为G，月球的半径取，不考虑月球的自转，。求：
（1）月球表面的重力加速度g；
（2）月球的第一宇宙速度；
（3）小球在A点时对轨道的压力大小。
16．如图所示，在光滑的圆锥顶用长为的细线悬挂一质量为m的小球（可视为质点），圆锥体固定在水平面上不动，其轴线沿竖直方向，细线与轴线之间的夹角，悬挂点O到地面竖直距离，小球以速度v绕圆锥体轴线做水平匀速圆周运动。忽略空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）当速度多大时，小球刚好要离开圆锥体；
（2）当时，小球做匀速圆周运动的周期；
（3）当小球以在水平面内做稳定匀速圆周运动时，细线突然断裂，求小球第一次落地位置到圆锥地面中心位置A的距离。
参考答案
1．答案：A
解析：平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，根据分运动与合运动具有等时性知，平抛运动的时间为
即平抛运动的时间取决于平抛运动下落的高度，与初速度、质量无关。
故选A。
2．答案：D
解析：由题可知，到达A点时
联立解得
故选D。
3．答案：B
解析：A.月球的第一宇宙速度为飞船绕月做匀速圆周运动的最大速度，故飞船在轨道1上的速度小于月球的第一宇宙速度，A错误；
B.飞船从轨道2进入轨道1时需在P点减速，B正确；
C.要能成功发射，飞船的发射速度应大于7.9km/s，小于11.2km/s，C错误；
D.由牛顿第二定律可得
飞船在轨道2上经过P点时和在轨道1上经过P点时距离r相同，故加速度相同，D错误。
故选B。
4．答案：B
解析：A.根据
可得
北斗M3卫星的轨道半径大于组合体的轨道半径，可知组合体的运行速度大于北斗M3，故A错误；
B.根据
得
所以组合体的角速度大于北斗M3，故B正确；
C.根据
得
所以组合体的加速度大于北斗M3，故C错误；
D.根据
得
所以组合体的周期小于北斗M3，故D错误。
故选B。
5．答案：C
解析：A.根据万有引力提供向心力可知
可得
卫星“”和“”的轨道半径相等，所以加速度大小也相等；
在地球表面的物体所受重力等于万有引力，可知
可得
联立可得卫星“”和“”的加速度大小为
故A错误；
B.“高分一号”卫星加速，将做离心运动，轨道半径变大，速度变小，路程变长，运动时间变长，故如果调动“高分一号”卫星快速到达B位置的下方，必须对其减速，故B错误；
C.根据万有引力提供向心力有
可得
所以卫星“”由位置A运动到位置B所需的时间为
故C正确；
D.由万有引力提供重力可得地面处重力加速度为
“高分一号”做圆周运动所需向心力由万有引力提供，其加速度为
由于“高分一号”运动半径大于地球半径，所以“高分一号”所在高度处的加速度小于地面处的重力加速度，故D错误；
故选C。
6．答案：C
解析：AB.水流垂直落在与水平面成30°角的水轮叶面上，根据平抛运动的规律有
计算得
故AB都错误；
CD.水流落在水轮叶面上的速度为
而叶轮的速度接近该速度，根据圆周运动公式有
故C正确，D错误。
故选C。
7．答案：C
解析：A.令细绳与圆周过小木块的半径方向夹角为θ，对小木块分析有
根据几何关系有
解得
A错误；
B.木块的线速度
圆盘边缘的线速度
结合上述解得
B错误；
CD.根据
解得
要保持上述的稳定状态，则有
解得
C正确，D错误。
故选C。
8．答案：ABC
解析：A.人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动万有引力提供圆周运动向心力有
解得
可见半径越大，线速度越小，故A正确；
B.人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动万有引力提供圆周运动向心力有
解得
可见半径越大，角速度越小，故B正确；
C.人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动万有引力提供圆周运动向心力有
解得
可见半径越大，向心加速度越小，故C正确；
D.人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动万有引力提供圆周运动向心力有
解得
可见半径越大，周期T越大，故D错误。
故选ABC。
9．答案：AD
解析：B.由图乙可知，当时，杆对球的弹力恰好为零，此时小球只受重力，重力提供向心力，即
解得重力加速度为
故B错误；
A.当时，向心力为零，杆对球的弹力恰好与球的重力等大反向，即
即小球的质量为
故A正确；
C.根据圆周运动的规律，当时杆对球的弹力为零，当时，有
杆对球的弹力方向向上；
当v2>b时，有
杆对球的弹力方向向下，所以，杆对小球的弹力方向向下，根据牛顿第三定律，小球对杆的弹力方向向上，故C错误；
D.当时，有
解得
故D正确。
故选AD。
10．答案：AD
解析：A.由于乙船恰好到达P点，则水流方向向右，且乙船沿河岸方向的分速度恰好等于水流的速度，即
故A正确；
B.甲船的过河时间为t，则
甲船水平位移
联立解得
故B错误；
C.由于乙船沿NP运动，在水流的作用，甲船到达对岸时，应在P点的右侧，而两船在垂直河岸方向速度相同，一定会相遇，且在NP上某点相遇，故C错误；
D.两船在垂直河岸方向的分速度
因此到达对岸的时间为
故D正确。
故选AD。
11．答案：BC
解析：A.由题意可知
得
A错误；
B.由于
可得
飞机投弹时距山坡底端的高度为
B正确；
C.根据
得炸弹运动的时间为
C正确；
D.炸弹落到山坡上时，水平速度为
竖直速度为
炸弹落到山坡上的瞬时速度大小为
得
D错误。
故选BC。
12．答案：（1）水平；初速度相同（2）1.6（3）1.5；2
解析：（1）平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度，安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平。为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，这就要求小球平抛的初速度相同，因此在操作中要求每次小球从同一位置静止释放。
（2）由于O为抛出点，所以根据平抛运动规律有，，将，代入解得。
（3）由题图丙可知，物体由和由所用的时间相等，且有，由题图可知，代入解得，将代入解得。竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有。
13．答案：无；C；；
解析：实验I，因只有在没有空气阻力的影响下，石子和羽毛才能总是同时落地，可以判断该星球表面无大气。
实验Ⅱ，在实验I的基础上可以确定石子做的是平抛运动，由两个方向上的运动规律得，可得，即h与成正比关系，故宇航员做图像可以有效减小实验数据处理的偶然误差，故选C。
由斜率，可得赤道处的重力加速度为。
实验Ⅲ，跟实验Ⅱ的原理相同，可得极地重力加速度为，又因为赤道处有，极地处有，联立可得。
14．答案：（1）（2）
解析：（1）摩托车到达对岸的时间，根据
可得
（2）令
摩托车越过这个壕沟的最小速度
15．答案：（1）（2）（3）29.8N
解析：（1）小球在A点的速度分解，水平和竖直方向有
，
根据平抛运动规律有
解得
（2）对质量为m的近月卫星，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律
月球表面上万有引力等于重力，对于质量为的物体，有
联立解得
（3）小球在A点根据牛顿第二定律有
代入数据解得
根据牛顿第三定律可知小球在A点时对轨道的压力大小为29.8N。
16．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）当物体恰好离开锥面时，物体与锥面接触但没有弹力作用，物体只受重力和细线的拉力，如图甲所示，则在竖直方向有
水平方向有
，
解得
（2）当
物体已经离开锥面，设细线与竖直方向的夹角为α，物体受力如图丙所示。则在竖直方向有
水平方向有
，
解得
周期
断裂后小球做平抛运动，设飞行时间为t，水平位移为x。竖直方向
水平方向
落地位置到圆锥地面中心位置A的距离